Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Эта технология предусматривает объединение нескольких входных низкоскоростных каналов в один составной высокоскоростной канал. Входные каналы по очереди модулируют высокочастотную несущую в течение выделенных им коротких промежутков времени (тайм-слотов), которые периодически повторяются.

Мультиплексор на одной стороне канала связи собирает данные со всех источников и передает их по волокну в течение соответствующих тайм-слотов. Демультиплексор на другой стороне линии связи считывает данные и передает их соответствующим пользователям уже в виде единых выходных потоков.

2.2 Волновое мультиплексирование WDM

В технологии WDM нет многих ограничений и технологических трудностей, свойственных SDH. Для повышения пропускной способности в технологии WDM увеличивают число каналов (длин волн), применяемых в системах передачи.

Технология WDM пока применяется в основном на линиях связи большой протяженности, где требуется большая полоса пропускания. Сети городского и регионального масштаба и системы кабельного телевидения потенциально также являются широким рынком для технологии WDM [10].

Необходимость эффективно использовать проложенный кабель привела к значительному увеличению числа каналов, передаваемых по одному волокну, и уменьшению расстояния между ними. В настоящее время системы с частотным интервалом между каналами 100 ГГц (~ 0,8 нм) и меньше называют системами плотного волнового мультиплексирования DWDM. Теоретически возможна передача в любом диапазоне длин волн, однако практические ограничения оставляют для использования в системах WDM узкий диапазон в окрестности длины волны 1550 нм. Но даже этот диапазон предоставляет огромные возможности для передачи данных [10].

Совместное применение технологий SDH и DWDM позволяет значительно расширить спектр предоставляемых услуг, оставляя практически без изменений большую часть имеющегося оборудования. Применение технологии WDM дает многочисленные преимущества, однако требует высокого уровня подготовки технического персонала и современного контрольно-измерительного оборудования.

2.3 Сравнение SDH и DWDM

Обе технологии SDH и DWDM применяются для увеличения информационной пропускной способности сети. Хотя они не исключают, а скорее дополняют друг друга.

Технология SDH позволяет разделить волоконно-оптический кабель на множество каналов, по которым с различными скоростями передаются различные типы трафика. Возможны различные способы распределения тайм-слотов. Технология SDH работает лучше всего, когда по всем логическим каналам передается один тип трафика, а все тайм-слоты имеют одинаковую продолжительность и постоянно закреплены за отдельными каналами.

В технологии DWDM каналы полностью независимы, а потому она дает большую гибкость, чем технология SDH. Технология DWDM позволяет без каких-либо трудностей передавать по линии связи множество каналов, тип трафика и скорость передачи данных в каждом из которых может существенно различаться. По различным каналам WDM в одном волокне может передаваться трафик Ethernet (10/100/1000Мбит/с), цифровое видео и тестовые сигналы, и эта система будет легко управляться [10].

Развитие информационных технологий, бурный рост объема передачи данных и количества абонентов ШПД – вот основные причины необходимости постоянного развития и модернизации сетей передачи данных. Естественно, модернизация должна проводиться на основе новейших технологий и разработок. Технология плотного волнового мультиплексирования на данный момент является наиболее перспективной для построения транспортных сетей операторов связи, поэтому она выбрана в качестве основы для модернизации уже существующего участка магистрали передачи данных, проект которой и описывается в данном дипломном проекте.

3. Анализ возможностей систем волнового мультиплексирования

3.1 Обзор принципов технологии DWDM

Пользуясь такими свойствами одномодового оптического волокна, как широкая полоса пропускания и низкие потери, технология DWDM использует множество спектральных несущих для одновременной передачи сигналов. По сравнению с обычной одноканальной системой, плотный WDM (DWDM) обладает множеством преимуществ, такими как легкая расширяемость и надёжность эксплуатации, особенно надо отметить возможность прямого подключения различных услуг и предоставление им широкой полосы.

В волоконно-оптических системах связи, для увеличения пропускной способности системы, можно применить метод частотного разделения каналов. На деле этот метод мультиплексирования является очень эффективным в оптических системах связи. В отличии от частотного мультиплексирования в системах с аналоговой несущей, в волоконно-оптических системах связи в качестве несущей используются спектральные каналы (смотри рис.3.1).

Рисунок 3.1 - Спектр системы DWDM

Благодаря научному и техническому прогрессу, использование современных технологий позволяет мультиплексировать каналы с промежутком на уровне нанометра. Сейчас, мультиплексирование 8, 16, 32 или более спектральных каналов с малым канальным промежутком называется DWDM. Стандарт G.692 ITU-T предлагает брать частоту 193.1ТГц (соответствующая длина волны 1552.52нм) в качестве абсолютного эталона, другие частоты спектральных каналов берутся с промежутком кратным 100ГГц (соответствующая разность длин волн кратно 0.8нм) [31].

Ниже показаны блок-схема DWDM системы и спектр сигнала показаны в соответствии с рисунком 3.2.

Рисунок 3.2 - Построение и рисунок спектра DWDM системы

На передающем конце, оптический передатчик вырабатывает оптические сигналы, которые объединяются оптическим мультиплексором и отправляются на EDFA усилитель (Erbium Doped Fiber Amplifier/ Усилитель на волокне легированного эрбием) (EDFA применяется главным образом для компенсации оптических потерь мультиплексора и увеличения мощности передаваемого сигнала), затем усиленный многоканальный сигнал направляется для передачи по волокну, достигнув приёмного конца (проходя или не проходя через линейные оптические усилители), сигнал усиливается предусилителем (применяется для увеличения чувствительности и дальности передачи), и затем направляется на демультиплексор для разделения оптического сигнала на каналы [25].

3.2 Применение систем волнового мультиплексирования на
магистральных линиях связи

Системы DWDM начали применяться с 1996 года главным образом на линиях связи большой протяженности, где в первую очередь требовалось увеличение пропускной способности. Добавление каналов с помощью технологии DWDM не требует замены существующего волокна и является естественным этапом развития сети. Так как потребность абонентов в пропускной способности каналов связи постоянно растет, а характер передаваемой информации часто и непредсказуемо меняется, технология DWDM, по всей видимости, найдет широкое применение и в сетях других уровней.

Многие производители оборудования поставляют компоненты, выполняющие разветвление, объединение и мультиплексирование оптических сигналов разных длин волн, передаваемых по оптическому волокну. Производятся оптические мультиплексоры ввода/вывода каналов с заданной длиной волны OADM (Optical Add/Drop Multiplexer). В ближайшем будущем ожидается появление динамически перестраиваемых приборов. В будущем, скорее всего, появятся полностью оптические коммутаторы и маршрутизаторы [10] [25].

3.3 Организация управления и мониторинга сети DWDM

Системный администратор SDH имеет возможность вести мониторинг и управлять оборудованием с помощью байтов служебных заголовков, передавае­мых в кадре SDH (например, байтов E1, E2, D1-D12), вне зависимо­сти от вида оборудования (TM, ADM или REG). В отличие от системы SDH, оборудование линейного усилителя DWDM производит только оптическое усиление сигналов услуг. Поскольку сигналы услуг проходят процедуру обра­ботки света вместо ввода/вывода, для мониторинга эксплуатации должен быть добавлен служебный сигнал. Далее, если по длине волны передаются служебные байты заголовков SDH. Для управления в системе DWDM требу­ется использовать отдельный канал. Такой канал называется оптическим кана­лом мониторинга (OSC). Для оптических линейных усилителей, использую­щих технологию с легированием эрбием (EDFA), зона усиления сигнала составляет 1530-1565 нм. В качестве типа кода линии для канала монито­ринга используется кодирование с инверсией кодовых маркеров (CMI).

Параметры интерфейсов канала мониторинга приведены в Таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Параметры интерфейсов канала мониторинга

Параметры интерфейсов канала мониторинга
Длина волны канала мониторинга	1510 нм
Скорость передачи сигнала мониторинга	2 Мбит/с
Кодировка сигнала	CMI
Мощность передачи сигнала	(0~-7 дБм)
Тип источника Характеристики спектра	MLM LD *
Мин. чувствительность приемника	-48 дБм

В данной главе были рассмотрены основные принципы технологии DWDM, которая основана на принципах волнового мультиплексирования и этим кардинально отличается от других распространенных технологий, таких как SDH. Данная технология предоставляет полный набор функций для обеспечения эффективной работы магистральной транспортной сети, а также инструменты для осуществления мониторинга и управления. Волновое мультиплексирование имеет ряд специфических особенностей и очень чувствительно к настройкам, поэтому большое внимание в ходе пуско-наладочных работ необходимо уделять тестированию, как самого оборудования, так и всей линии в целом.

4 Расчетная часть

4.1 Анализ параметров линии связи

Отношение сигнал/шум OSNR (Optical Signal-to-Noise Ratio) является неотъемлемой характеристикой системы WDM и отражает превышение мощности принимаемого сигнала над шумовым фоном для каждого оптического канала. По мере прохождения сигнала по линии связи значение OSNR снижается в зависимости от протяженности линии, числа усилителей EDFA и скорости передачи. Оптические усилители линии связи повышают уровень полезного сигнала, но кроме того повышают и вносят свой уровень шума, таким образом сильно влияют на показатель OSNR. Протяженная линия с большим количеством усилителей требует установку регенератора для восстановления формы сигнала, если расcчетный OSNR на участке линии становится ниже предельно допустимого значения.

Значение OSNR для случая, когда все сегменты между усилителями равны по длине, а разницей затухания для плотно расположенных оптических каналов в одном окне прозрачности волокон кабеля можно пренебречь и считать затухание одинаковым для всех каналов полосы, вычисляется по формуле (4.1) [25].

OSNR = P_out - αL - NF - 10lgN - 10lg(hνΔ ν₀) (4.1)

где: P_out – выходная мощность на канал, Вт; αL – потери на длине пролёта между усилителями, дБ; NF – значение шума для оптического усилителя, дБ; N – число пролётов в линии; h – постоянная Планка, Дж/с; ν – постоянная частота, нм; Δ ν₀ - оптическая ширина полосы, нм;

В полосе 1550 нм последнее слагаемое 10lg(hνΔ ν₀) =-58дБм;

В существующем оборудовании SMS-600V,150C и новом OSN 8800 предусмотрена функция прямой коррекции ошибок (FEC), которая позволяет существенно повысить запас помехоустойчивости на 6 - 7 дБ для передачи со скоростью 10 Гбит/с. Эта технология позволяет повысить OSNR и таким образом увеличить дальность передачи. Для системы DWDM с использования функции FEC приемлемый показатель OSNR должен быть больше 20 дБ, а в случае использования SuperWDM c функцией FEC, приемлемое значение OSNR должно быть больше 17 дБ [32] [35].

Расчетные параметры отношения сигнал шум для новых сегментов DWDM приведены в Таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Расчетные параметры отношения сигнал шум и затухания между сегментами.

Узел	Затухание, db	OSNR, db
Узел №1 - Узел №2	2,25	31,19
Узел №2 - Узел №3	2,87	32,20
Узел №3 - Узел №4	4,71	33,08
Узел №4 - Узел №5	3,88	33,08
Узел №5 - Узел №6	4,83	32,20
Узел №6 - Узел №7	5,54	31,19
Узел №7 - Узел №8	3,73	33,08
Узел №8 - Узел №9	3,80	33,08
Узел №9 - Узел №10	4,71	32,30

Для данного участка показатель сигнал/шум больше нормы, значит дальность передачи канала будет увеличена до 1500 км даже без применения регенераторных станций (REG).

4.2 Расчет длины регенерационного участка

Рассчитаем протяженность линии, длину регенерационного участка с учетом хроматической дисперсии.

Характеристики

Список файлов ВКР